边缘计算：释放物理世界的潜能

每年在德国召开的汉诺威工业展都是“朝圣”世界工业技术发展风向标、“感知”OT和ICT融合热点的盛宴。2018年在大会众多热点中，有两个主题特别值得关注。

• 2018年大会主题：产业集成——连接与协作：为什么在今天的产业环境下提出这样的主题正当其时？客户需要垂直整合的方案，单厂商方案往往“孤掌难鸣”，需要厂商间的协作。但是长期以来，工业界一直存在着大量封闭的阵营，阵营间难以开放协作，数据难以有效流动和创造价值。今天，随着OPC-UA、TSN网络等为代表的开放标准的产业推进，水平解耦的开放平台在工业的应用和推广，让跨领域、跨厂商的连接与协作成为了可能。基于开放的连接与协作，产业链上下游可以灵活地选择合作伙伴，实现战略的聚焦、生态的共赢，为创新提供开放的空间。呼应大会主题和产业的共同诉求，本次大会上，华为联合了工业互联网产业联盟（AII）、Avnu联盟、边缘计算产业联盟（ECC）、Fraunhofer FOKUS、美国国家仪器（NI）、施耐德电气和贝加莱（B&R）等超过20家国际组织和业界知名厂商，发布了面向6大应用场景的TSN网络+OPC UA测试床。

• “数字孪生”无处不在：主流厂商的展台都离不开数字孪生的话题和场景展示。基于对物理世界的连接、感知和认知，在数字世界里可以构建物理世界的数字映像，实现数据和信息的双向流动，用数字世界的创新技术对物理世界进行持续预测和优化。在过去10年里，网络、计算和存储领域作为ICT产业的3大支柱，在技术可行性和经济可行性上发生了指数性提升。网络带宽提升千倍，而成本下降40倍；计算芯片的成本下降60倍；存储单硬盘容量增长万倍，而成本下降17倍；大数据、AI等新一代IT技术快速发展和应用，预示了利用ICT数字技术释放物理世界潜能的时机已到。

边缘计算与云计算协作

那么如何连接数字世界和物理世界呢？物理世界与云计算的数字世界如果直接连接，将面临高时延、高带宽成本、安全与隐私，以及可靠性不足等风险，显然需要把智能从云端分布到网络的边缘侧，在靠近物理世界的位置，用边缘计算来连接物理世界。边缘计算是融合网络、计算、存储和应用核心能力的分布式开放平台，就近提供边缘智能服务，满足行业数字化在敏捷联接、实时业务、数据优化、应用智能以及安全与隐私保护等方面的关键需求。云计算侧重于海量数据的计算和存储等，一般不以实时性作为核心目标。边缘计算基于分布式计算使能物理世界的实时性、自主性和协作性。

基于边缘计算和云计算的协作能够帮助各个行业的数字化转型实现4个关键转变：

• 物理世界与数字世界从割裂转变为协作融合；

• 运营决策从模糊的经验化转变为基于数字化、模型化的科学化；

• 流程从割裂转变为基于数据的全流程协同；

• 从企业单边创新转变为基于产业生态的多边开放创新。

正是认识到边缘计算对行业数字化转型的重要性，华为从2016年开始陆续发布了边缘计算产品与服务，包括EC-IoT边缘计算网关、近期发布的边缘与云协同的开放服务（参见下图）等。

在网络边缘侧，边缘网关、边缘服务器等边缘计算节点基于本地的边缘计算平台，可以加载和运行云端开发的模型和应用，就近服务于工程机械、生产线和交通工具等物理世界的对象。其中，边缘网关负责总线协议转换、数据汇聚和优化等。边缘服务器负责本地大规模数据的实时分析和存储等。这些边缘计算节点可以按照区域、业务等协同工作，构建起水平弹性扩展的边缘云。一方面边缘云继承了传统公/私有云的水平弹性扩展等优势，同时又提供了轻量和易运维的智能分布式架构，可以实现应用的灵活部署、智能的分布化和网络化。在公有云或私有云数据中心，为合作伙伴和最终客户提供集中式的云计算服务，包括AI服务、应用DevOps服务和大数据服务等一系列的基础服务，从而实现应用和模型的集中开发与分布式部署。

华为边缘与云协同的开放服务已经在智能制造、智慧水务和智慧建筑等行业实施应用。在智能制造领域，传统的电子器件制造采用人工肉眼检测，容易出现误检和漏检，检测效率较低。基于边缘与云协同、深度学习等技术，可以由机器替代人检测，能够提高产品的良品率和检测效率；在智慧水务领域，多个管网压力监测单元可以协同检测压力变化，一旦发现压力异常等问题，可以通过边缘云机制协同交互数据，及时、准确地发现和预测管网隐患，还可以通过调度阀门控制来降低风险和损失。

三步曲策略推动边缘计算产业化

华为同时也致力于推动边缘计算产业的健康发展和合作共赢。2016年，华为联合中国科学院沈阳自动化研究所、中国信息通信研究院、英特尔公司、ARM和软通动力信息技术（集团）有限公司倡议发起了边缘计算产业联盟（Edge Computing Consortium，缩写为ECC），并与IIC、AII等产业组织建立了深入的合作，共同推动行业数字化转型。

ECC基于三步曲策略来推动边缘计算的产业化，3个阶段持续迭代优化。

• 第一步：定义边缘计算参考架构。边缘计算开放平台的理念推进和商业实施需要产业链上下游的通力协作。参考架构将为产业提供统一的顶层设计，推动产业达成共识；

• 第二步：构建和发布边缘计算开放平台。在参考架构的指引下，产业链上下游企业通力合作，共同构建边缘计算开放平台，提供预集成的软硬件系统模块，面向联盟成员开放接口，降低产品和方案商业化的门槛；

• 第三步：定义垂直行业的参考架构，孵化行业生态。依托行业应用最佳实践定义边缘计算在垂直行业的参考架构，构建面向行业应用的生态。基于测试床的产业示范并结合测试认证在行业规模推广。

基于ECC联盟的产业实践，ECC在2017年发布了基于模型驱动的边缘计算参考架构2.0。

基于模型可以将物理和数字世界数字化、知识化，从而实现：

• 物理世界和数字世界的协作；

• 跨产业的生态协作；

• 减少系统异构性，简化跨平台移植；

• 有效支撑系统的全生命周期活动。

从架构的横向层次来看，具有如下特点：

• 智能服务基于模型驱动的统一服务框架，能够实现软件开发接口一致和部署运营自动化；

• 业务编排定义端到端业务流，实现业务驱动物理世界；

• 边缘云实现物理世界的部署运营自动化和可视化，边缘计算资源的弹性扩展；

• 边缘计算节点兼容多种异构联接、支持实时处理与响应、提供软硬一体化安全和智能数据分析等服务。

边缘计算参考架构在每层提供了模型化的开放接口，实现了架构的全层次开放。参考架构通过纵向的管理服务、数据全生命周期服务和安全服务，实现业务的全流程、全生命周期的智能服务。

总之，华为将以边缘计算和云计算等新一代ICT技术为合作伙伴赋能，依托ECC等产业联盟与伙伴共舞，共同谱写行业数字化转型的华美交响曲。